CN117638274B - 一种提高钠离子电池循环寿命的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种提高钠离子电池循环寿命的方法，用于解决现有的提高充电电池循环使用寿命的充电方法无法准确的对电池的充电放电过程进行多方面准确的监测，并根据监测结果及时作出应急反应，无法保证钠离子电池循环寿命，甚至还无法保证钠离子电池的安全性的问题；该方法，包括以下模块：放电监测模块、数据分析模块、电池管理平台、异常报警模块、充电监测模块以及充电控制模块；采用本发明的方法能够实时监测钠离子电池的工作状态，根据实际情况调整充放电过程，并在出现异常时采取保护措施，从而显著提高钠离子电池的循环寿命，方便用户进行操作和管理，提高钠离子电池的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种提高钠离子电池循环寿命的方法。
背景技术
电池使用寿命是手机用户的核心体验，因此，提高电池循环寿命对提升用户体验具有重大意义，钠离子电池是一种新型储能器件，具有成本低、资源丰富等优点，在储能领域具有广阔的应用前景，然而，钠离子电池的循环寿命较短，限制了其实际应用。因此，选择合适的充电方案可以有效提高电池循环寿命，申请号为CN98120663.8的专利公开了一种提高充电电池循环使用寿命的充电方法，它充电电路包括电源电路接可控恒流源电路、微处理器、存储器和电压电流检测、温度检验等电路，充电过程包括充电、温度测定、状态检测、补入额外电量以及停止充电等步骤，其中所述的充电过程采用复合正负脉冲电流对被充电电池充电，该复合正负脉冲为正向脉冲电流、负向脉冲电流以及时间长度大于等于零的零电流时间间隔组成的电流脉冲串，该发明能够延长可充电电池的循环使用寿命，并且能够及时、准确地测定电池的充电状态，选择充电过程，但是，无法准确的对电池的充电放电过程进行多方面准确的监测，并根据监测结果及时作出应急反应，无法保证钠离子电池循环寿命，甚至还无法保证钠离子电池的安全性。因此，如何提高钠离子电池的循环寿命成为亟待解决的问题。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种提高钠离子电池循环寿命的方法：通过放电监测模块对钠离子电池放电过程进行监测，获取放电异常信息，其中，放电异常信息包括壳纹值、振动值以及流差值，通过数据分析模块根据放电异常信息获得放电异常系数，通过电池管理平台根据放电异常系数生成放电异常指令或者充电监测指令，通过异常报警模块接收到放电异常指令后响起异常报警铃声，通过充电监测模块接收到充电监测指令后对钠离子电池充电过程进行监测，获取充电异常信息，充电异常信息包括温差值、压差值以及容差值，通过数据分析模块根据充电异常信息获得充电异常系数，通过电池管理平台根据充电异常系数生成充电控制指令，通过充电控制模块接收到充电控制指令后停止对钠离子电池充电，解决了现有的提高充电电池循环使用寿命的充电方法无法准确的对电池的充电放电过程进行多方面准确的监测，并根据监测结果及时作出应急反应，无法保证钠离子电池循环寿命，甚至还无法保证钠离子电池的安全性的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种提高钠离子电池循环寿命的方法，包括以下步骤：
步骤一：放电监测模块对钠离子电池放电过程进行监测，获取放电异常信息，其中，放电异常信息包括壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC，并将放电异常信息发送至数据分析模块；
步骤二：数据分析模块根据放电异常信息获得放电异常系数FY，并将放电异常系数FY发送至电池管理平台；
步骤三：电池管理平台根据放电异常系数FY生成放电异常指令或者充电监测指令，并将放电异常指令发送至异常报警模块，将充电监测指令发送至充电监测模块；
步骤四：异常报警模块接收到放电异常指令后响起异常报警铃声；
步骤五：充电监测模块接收到充电监测指令后对钠离子电池充电过程进行监测，获取充电异常信息，其中，充电异常信息包括温差值WC、压差值YC以及容差值RC，并将充电异常信息发送至数据分析模块；
步骤六：数据分析模块根据充电异常信息获得充电异常系数CY，并将充电异常系数CY发送至电池管理平台；
步骤七：电池管理平台根据充电异常系数CY生成充电控制指令，并将充电控制指令发送至充电控制模块；
步骤八：充电控制模块接收到充电控制指令后停止对钠离子电池充电。
作为本发明进一步的方案：所述放电监测模块获取壳纹值KW的具体过程如下：
获取最近一次钠离子电池放电过程中电池外壳上裂纹总数量、裂纹总面积，并将其分别标记为纹量值WL、纹积值WJ，将纹量值WL、纹积值WJ进行量化处理，提取纹量值WL、纹积值WJ的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到壳纹值KW，其中，k1、k2分别为设定的纹量值WL、纹积值WJ对应的预设比例系数，k1、k2满足k1+k2=1，0＜k2＜k1＜1，取k1=0.57，k2=0.43。
作为本发明进一步的方案：所述放电监测模块获取振动值ZD的具体过程如下：
获取最近一次钠离子电池放电过程中单位时间内振动次数和最大振动位移，并将其分别标记为振数值ZS和振移值ZY，将振数值ZS和振移值ZY进行量化处理，提取振数值ZS和振移值ZY的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到振动值ZD，其中，z1、z2分别为设定的振数值ZS和振移值ZY对应的预设比例系数，z1、z2满足z1+z2=1，0＜z2＜z1＜1，取z1=0.62，z2=0.38。
作为本发明进一步的方案：所述放电监测模块获取流差值LC的具体过程如下：
获取最近一次钠离子电池放电过程中的放电电流和额定放电电流，获得两者之间的差值，并将其标记为流差值LC。
作为本发明进一步的方案：所述数据分析模块获得放电异常系数FY的具体过程如下：
将壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC进行量化处理，提取壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到放电异常系数FY，其中，ε为预设的误差调节因子，取ε=0.981，f1、f2以及f3分别为设定的壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC对应的预设权重因子，f1、f2以及f3满足f2＞f3＞f1＞1.421，取f1=1.59，f2=2.46，f3=1.92；
将放电异常系数FY发送至电池管理平台。
作为本发明进一步的方案：所述电池管理平台生成放电异常指令的具体过程如下：
将放电异常系数FY与预设的放电异常阈值FYy进行比较：
如果放电异常系数FY≥放电异常阈值FYy，则生成放电异常指令，并将放电异常指令发送至异常报警模块。
作为本发明进一步的方案：所述电池管理平台生成充电监测指令的具体过程如下：
将放电异常系数FY与预设的放电异常阈值FYy进行比较：
如果放电异常系数FY＜放电异常阈值FYy，则生成充电监测指令，并将充电监测指令发送至充电监测模块。
作为本发明进一步的方案：所述充电监测模块获取充电异常信息的具体过程如下：
接收到充电监测指令后对钠离子电池充电过程进行监测，获取充电前钠离子电池的温度和当前时刻的温度，获得两者之间的差值，并将其标记为温差值WC；
获取钠离子电池的充电电压和额定电压，获得两者之间的差值，并将其标记为压差值YC；
获取钠离子电池首次充电时单位时间内电池剩余容量增长值和当前充电时单位时间内电池剩余容量增长值，获得两者之间的差值，并将其标记为容差值RC；
将温差值WC、压差值YC以及容差值RC发送至数据分析模块。
作为本发明进一步的方案：所述数据分析模块获得充电异常系数CY的具体过程如下：
将温差值WC、压差值YC以及容差值RC进行量化处理，提取温差值WC、压差值YC以及容差值RC的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到充电异常系数CY，其中，π为数学常数，θ为预设的误差调节因子，取θ=1.127，c1、c2以及c3分别为设定的温差值WC、压差值YC以及容差值RC对应的预设权重因子，c1、c2以及c3满足c2＞c1＞c3＞1.695，取c1=2.24，c2=2.58，c3=1.91；
将充电异常系数CY发送至电池管理平台。
作为本发明进一步的方案：所述电池管理平台生成充电控制指令的具体过程如下：
将充电异常系数CY与预设的充电异常阈值CYy进行比较：
如果充电异常系数CY≥充电异常阈值CYy，则生成充电控制指令，并将充电控制指令发送至充电控制模块。
本发明的有益效果：
本发明的一种提高钠离子电池循环寿命的方法，通过放电监测模块对钠离子电池放电过程进行监测，获取放电异常信息，其中，放电异常信息包括壳纹值、振动值以及流差值，通过数据分析模块根据放电异常信息获得放电异常系数，通过电池管理平台根据放电异常系数生成放电异常指令或者充电监测指令，通过异常报警模块接收到放电异常指令后响起异常报警铃声，通过充电监测模块接收到充电监测指令后对钠离子电池充电过程进行监测，获取充电异常信息，充电异常信息包括温差值、压差值以及容差值，通过数据分析模块根据充电异常信息获得充电异常系数，通过电池管理平台根据充电异常系数生成充电控制指令，通过充电控制模块接收到充电控制指令后停止对钠离子电池充电；该方法首先对钠离子电池放电过程进行监测，根据监测获取的放电异常信息分析得到的放电异常系数能够综合衡量钠离子电池使用过程的运行情况，且放电异常系数越大表示放电运行情况异常程度越高，一旦异常及时进行警报，若未出现异常则可以进行下一次的充电，之后对钠离子电池充电过程进行监测，根据监测获取的充电异常信息分析得到充电异常系数能够综合衡量钠离子电池充电过程的运行情况，且充电异常系数越大表示充电运行情况异常程度越高，一旦异常及时进行断电处理，停止充电；通过采用上述技术方案，本发明的提高钠离子电池循环寿命的方法能够实时监测钠离子电池的工作状态，根据实际情况调整充放电过程，并在出现异常时采取保护措施，从而显著提高钠离子电池的循环寿命，方便用户进行操作和管理，提高钠离子电池的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中一种提高钠离子电池循环寿命的方法的工艺流程图；
图2是本发明中一种提高钠离子电池循环寿命的方法的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1所示，本实施例为一种提高钠离子电池循环寿命的方法，包括以下步骤：
步骤一：放电监测模块对钠离子电池放电过程进行监测，获取放电异常信息，其中，放电异常信息包括壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC，并将放电异常信息发送至数据分析模块；
步骤二：数据分析模块根据放电异常信息获得放电异常系数FY，并将放电异常系数FY发送至电池管理平台；
步骤三：电池管理平台根据放电异常系数FY生成放电异常指令或者充电监测指令，并将放电异常指令发送至异常报警模块，将充电监测指令发送至充电监测模块；
步骤四：异常报警模块接收到放电异常指令后响起异常报警铃声；
步骤五：充电监测模块接收到充电监测指令后对钠离子电池充电过程进行监测，获取充电异常信息，其中，充电异常信息包括温差值WC、压差值YC以及容差值RC，并将充电异常信息发送至数据分析模块；
步骤六：数据分析模块根据充电异常信息获得充电异常系数CY，并将充电异常系数CY发送至电池管理平台；
步骤七：电池管理平台根据充电异常系数CY生成充电控制指令，并将充电控制指令发送至充电控制模块；
步骤八：充电控制模块接收到充电控制指令后停止对钠离子电池充电。
实施例2：
请参阅图2所示，本实施例为一种提高钠离子电池循环寿命的方法，包括以下模块：
放电监测模块、数据分析模块、电池管理平台、异常报警模块、充电监测模块以及充电控制模块；
其中，所述放电监测模块，用于对钠离子电池放电过程进行监测，获取放电异常信息，并将放电异常信息发送至数据分析模块；其中，放电异常信息包括壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC；
其中，所述数据分析模块，用于根据放电异常信息获得放电异常系数FY，并将放电异常系数FY发送至电池管理平台；还用于根据充电异常信息获得充电异常系数CY，并将充电异常系数CY发送至电池管理平台；
其中，所述电池管理平台，用于根据放电异常系数FY生成放电异常指令或者充电监测指令，并将放电异常指令发送至异常报警模块，将充电监测指令发送至充电监测模块；还用于根据充电异常系数CY生成充电控制指令，并将充电控制指令发送至充电控制模块；
其中，所述异常报警模块，用于接收到放电异常指令后响起异常报警铃声；
其中，所述充电监测模块，用于接收到充电监测指令后对钠离子电池充电过程进行监测，获取充电异常信息，并将充电异常信息发送至数据分析模块；其中，充电异常信息包括温差值WC、压差值YC以及容差值RC；
其中，所述充电控制模块，用于接收到充电控制指令后停止对钠离子电池充电。
实施例3：
基于上述任一实施例，本发明实施例3为放电监测模块，放电监测模块的作用是为了获取放电异常信息，其中，放电异常信息包括壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC，具体过程如下：
放电监测模块对钠离子电池放电过程进行监测，获取最近一次钠离子电池放电过程中电池外壳上裂纹总数量、裂纹总面积，并将其分别标记为纹量值WL、纹积值WJ，将纹量值WL、纹积值WJ进行量化处理，提取纹量值WL、纹积值WJ的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到壳纹值KW，其中，k1、k2分别为设定的纹量值WL、纹积值WJ对应的预设比例系数，k1、k2满足k1+k2=1，0＜k2＜k1＜1，取k1=0.57，k2=0.43；
放电监测模块获取最近一次钠离子电池放电过程中单位时间内振动次数和最大振动位移，并将其分别标记为振数值ZS和振移值ZY，将振数值ZS和振移值ZY进行量化处理，提取振数值ZS和振移值ZY的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到振动值ZD，其中，z1、z2分别为设定的振数值ZS和振移值ZY对应的预设比例系数，z1、z2满足z1+z2=1，0＜z2＜z1＜1，取z1=0.62，z2=0.38；
放电监测模块获取最近一次钠离子电池放电过程中的放电电流和额定放电电流，获得两者之间的差值，并将其标记为流差值LC；
放电监测模块将壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC发送至数据分析模块。
实施例4：
基于上述任一实施例，本发明实施例4为数据分析模块，数据分析模块具有两个作用；
其一的作用是为了获得放电异常系数FY，具体过程如下：
数据分析模块将壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC进行量化处理，提取壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到放电异常系数FY，其中，ε为预设的误差调节因子，取ε=0.981，f1、f2以及f3分别为设定的壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC对应的预设权重因子，f1、f2以及f3满足f2＞f3＞f1＞1.421，取f1=1.59，f2=2.46，f3=1.92；
数据分析模块将放电异常系数FY发送至电池管理平台；
其二的作用是为了获得充电异常系数CY，具体过程如下：
数据分析模块将温差值WC、压差值YC以及容差值RC进行量化处理，提取温差值WC、压差值YC以及容差值RC的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到充电异常系数CY，其中，π为数学常数，θ为预设的误差调节因子，取θ=1.127，c1、c2以及c3分别为设定的温差值WC、压差值YC以及容差值RC对应的预设权重因子，c1、c2以及c3满足c2＞c1＞c3＞1.695，取c1=2.24，c2=2.58，c3=1.91；
数据分析模块将充电异常系数CY发送至电池管理平台。
实施例5：
基于上述任一实施例，本发明实施例5为电池管理平台，电池管理平台具有两个作用；
其一的作用是为了生成放电异常指令或者充电监测指令，具体过程如下：
电池管理平台将放电异常系数FY与预设的放电异常阈值FYy进行比较：
如果放电异常系数FY≥放电异常阈值FYy，则生成放电异常指令，并将放电异常指令发送至异常报警模块；
如果放电异常系数FY＜放电异常阈值FYy，则生成充电监测指令，并将充电监测指令发送至充电监测模块；
其二的作用是为了生成充电控制指令，具体过程如下：
电池管理平台将充电异常系数CY与预设的充电异常阈值CYy进行比较：
如果充电异常系数CY≥充电异常阈值CYy，则生成充电控制指令，并将充电控制指令发送至充电控制模块。
实施例6：
基于上述任一实施例，本发明实施例6为充电监测模块，充电监测模块的作用是为了获取充电异常信息，其中，充电异常信息包括温差值WC、压差值YC以及容差值RC，具体过程如下：
充电监测模块接收到充电监测指令后对钠离子电池充电过程进行监测，获取充电前钠离子电池的温度和当前时刻的温度，获得两者之间的差值，并将其标记为温差值WC；
充电监测模块获取钠离子电池的充电电压和额定电压，获得两者之间的差值，并将其标记为压差值YC；
充电监测模块获取钠离子电池首次充电时单位时间内电池剩余容量增长值和当前充电时单位时间内电池剩余容量增长值，获得两者之间的差值，并将其标记为容差值RC；
充电监测模块将温差值WC、压差值YC以及容差值RC发送至数据分析模块。
基于上述实施例1-6，本发明的工作原理如下：
该方法首先对钠离子电池放电过程进行监测，根据监测获取的放电异常信息分析得到的放电异常系数能够综合衡量钠离子电池使用过程的运行情况，且放电异常系数越大表示放电运行情况异常程度越高，一旦异常及时进行警报，若未出现异常则可以进行下一次的充电，之后对钠离子电池充电过程进行监测，根据监测获取的充电异常信息分析得到充电异常系数能够综合衡量钠离子电池充电过程的运行情况，且充电异常系数越大表示充电运行情况异常程度越高，一旦异常及时进行断电处理，停止充电；通过采用上述技术方案，本发明的提高钠离子电池循环寿命的方法能够实时监测钠离子电池的工作状态，根据实际情况调整充放电过程，并在出现异常时采取保护措施，从而显著提高钠离子电池的循环寿命，方便用户进行操作和管理，提高钠离子电池的安全性。
需要进一步说明的是，上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本申请所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种提高钠离子电池循环寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：放电监测模块对钠离子电池放电过程进行监测，获取放电异常信息，其中，放电异常信息包括壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC，并将放电异常信息发送至数据分析模块；
步骤二：数据分析模块根据放电异常信息获得放电异常系数FY，并将放电异常系数FY发送至电池管理平台；
步骤三：电池管理平台根据放电异常系数FY生成放电异常指令或者充电监测指令，并将放电异常指令发送至异常报警模块，将充电监测指令发送至充电监测模块；
步骤四：异常报警模块接收到放电异常指令后响起异常报警铃声；
步骤五：充电监测模块接收到充电监测指令后对钠离子电池充电过程进行监测，获取充电异常信息，其中，充电异常信息包括温差值WC、压差值YC以及容差值RC，并将充电异常信息发送至数据分析模块；
步骤六：数据分析模块根据充电异常信息获得充电异常系数CY，并将充电异常系数CY发送至电池管理平台；
步骤七：电池管理平台根据充电异常系数CY生成充电控制指令，并将充电控制指令发送至充电控制模块；
步骤八：充电控制模块接收到充电控制指令后停止对钠离子电池充电；
所述放电监测模块获取壳纹值KW的具体过程如下：
获取最近一次钠离子电池放电过程中电池外壳上裂纹总数量、裂纹总面积，并将其分别标记为纹量值WL、纹积值WJ，将纹量值WL、纹积值WJ进行量化处理，依据公式得到壳纹值KW，其中，k1、k2分别为设定的纹量值WL、纹积值WJ对应的预设比例系数；
所述放电监测模块获取振动值ZD的具体过程如下：
获取最近一次钠离子电池放电过程中单位时间内振动次数和最大振动位移，并将其分别标记为振数值ZS和振移值ZY，将振数值ZS和振移值ZY进行量化处理，依据公式得到振动值ZD，其中，z1、z2分别为设定的振数值ZS和振移值ZY对应的预设比例系数；
所述放电监测模块获取流差值LC的具体过程如下：
获取最近一次钠离子电池放电过程中的放电电流和额定放电电流，获得两者之间的差值，并将其标记为流差值LC；
所述数据分析模块获得放电异常系数FY的具体过程如下：
将壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC进行量化处理，依据公式得到放电异常系数FY，其中，ε为预设的误差调节因子，f1、f2以及f3分别为设定的壳纹值KW、振动值ZD以及流差值LC对应的预设权重因子；
将放电异常系数FY发送至电池管理平台；
所述充电监测模块获取充电异常信息的具体过程如下：
接收到充电监测指令后对钠离子电池充电过程进行监测，获取充电前钠离子电池的温度和当前时刻的温度，获得两者之间的差值，并将其标记为温差值WC；
获取钠离子电池的充电电压和额定电压，获得两者之间的差值，并将其标记为压差值YC；
获取钠离子电池首次充电时单位时间内电池剩余容量增长值和当前充电时单位时间内电池剩余容量增长值，获得两者之间的差值，并将其标记为容差值RC；
将温差值WC、压差值YC以及容差值RC发送至数据分析模块；
所述数据分析模块获得充电异常系数CY的具体过程如下：
将温差值WC、压差值YC以及容差值RC进行量化处理，提取温差值WC、压差值YC以及容差值RC的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到充电异常系数CY，其中，π为数学常数，θ为预设的误差调节因子，c1、c2以及c3分别为设定的温差值WC、压差值YC以及容差值RC对应的预设权重因子；
将充电异常系数CY发送至电池管理平台。
2.根据权利要求1所述的一种提高钠离子电池循环寿命的方法，其特征在于，所述电池管理平台生成放电异常指令的具体过程如下：
将放电异常系数FY与预设的放电异常阈值FYy进行比较：
如果放电异常系数FY≥放电异常阈值FYy，则生成放电异常指令，并将放电异常指令发送至异常报警模块。
3.根据权利要求1所述的一种提高钠离子电池循环寿命的方法，其特征在于，所述电池管理平台生成充电监测指令的具体过程如下：
将放电异常系数FY与预设的放电异常阈值FYy进行比较：
如果放电异常系数FY＜放电异常阈值FYy，则生成充电监测指令，并将充电监测指令发送至充电监测模块。
4.根据权利要求1所述的一种提高钠离子电池循环寿命的方法，其特征在于，所述电池管理平台生成充电控制指令的具体过程如下：
将充电异常系数CY与预设的充电异常阈值CYy进行比较：
如果充电异常系数CY≥充电异常阈值CYy，则生成充电控制指令，并将充电控制指令发送至充电控制模块。
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